RREACT Reliability and Radiation Effects on Advanced CMOS Technologies A. Paccagnella et al.

RREACTReliability and Radiation Effects on Advanced CMOS Technologies

A. Paccagnella et al.

Il nostro gruppo

Chi siamo?

• Prof. Alessandro Paccagnella

• Assegnisti di ricerca: Giorgio Cellere, Simone Gerardin

• Dottorandi: Marta Bagatin, Alberto Gasperin, Alessio Griffoni, Andrea Manuzzato, Paolo Rech, Marco Silvestri

Cosa facciamo?

• Affidabilità di circuiti integrati CMOS: i circuiti degradano nel tempo…

• Effetti di radiazione ionizzante: siamo continuamente bombardati da neutroni a livello del mare, che possono dare origine ai cosiddetti soft error (zeri che diventano uni)

Il nostro gruppo (2)

Perché è importante quello che facciamo?Intel: “awarded a patent for the idea of building cosmic ray detectors into every chip”

Texas Instruments: “soft errors are the biggest threat to the reliability of digital computations”

Microsoft: “desktop and notebook computers may need to adopt error-correcting code (ECC) memory to combat rising system crashes from single-bit memory errors”

Con chi collaboriamo?

Affidabilità ed effetti di radiazione

dal componente elementare

al circuito complesso:

MOSFET

Celle di memoria non volatili

Circuiti

Memorie

Microprocessori/microcontrollori

FPGA

Argomenti di tesi

SPICE,VHDL,

ASSEMBLY,C/C++

MISURE NANOELETTRO-NICHE, FISICA

DEI DISPOSITIVI

IRR

AG

GIA

ME

NT

I,

TE

ST

DI

VIT

A

AC

CE

LE

RA

TI

CMOS avanzato

Analisi degli effetti delle scariche elettrostatiche su ossidi di gate ultra sottili tramite misure di rumore in bassa frequenza

Prove accelerate di vita in temperatura su dispositivi FinFET

Analisi delle interazioni tra il danno indotto dalla radiazione ionizzante e i fenomeni di usura dovuti a elettroni caldi e negative bias temperature instability

CMOS avanzato (2)

Attività previste: Caratterizzazione elettrica dei dispositiviTest di vita accelerati/scariche elettrostatiche Irraggiamenti: raggi X, ioni pesantiAnalisi dei datiSimulazione fisicaModellizzazione fisica

Durata prevista: circa 6 mesi(Possibili tesi ridotte per lauree triennali di 2/3 mesi)

Celle di memoria non-volatili

Caratterizzazione elettrica e affidabilistica di celle SONOS (basate sull’intrappolamento di carica in uno strato dielettrico)

Caratterizzazione elettrica e affidabilistica di celle Resistive RAM (basate sul cambio di resisitività di film sottili)

Caratterizzazione elettrica e affidabilistica di celle Phase Change Memories (basate sull’amorfizzazione/cristallizazione di un elemento di memoria)

Celle di memoria non-volatili (2)Attività previste: Caratterizzazione elettrica dei dispositiviTest di vita acceleratiIrraggiamenti: raggi X, ioni pesantiCaratterizzazione con tecniche di microscopia a forza atomica

Analisi dei datiSimulazione fisicaModellizzazione fisica


Affidabilità di circuiti

Studio dell’impatto circuitale delle degradazione dei transistor dovuta a fenomeni di elettroni caldi, NBTI e breakdown dell’ossido di gate

Studio dell’impatto circuitale della degradazione dei transistor indotta dalla radiazione ionizzante

Studio dell’impatto circuitale di transitori indotti da particelle ionizzanti

Affidabilità di circuiti (2)

Attività previste: Caratterizzazione elettrica di transistor degradati e non

Estrazione di parametri SPICEDimensionamento di piccoli circuiti digitali e analogici

Simulazione SPICE con e senza degradoAnalisi dei dati


Memorie

Analisi del tasso di errore indotto da particelle alfa in funzione della dose ricevuta in memorie SRAM commerciali

Dipendenza del tasso di errore indotto da particelle alfa in funzione dell’invecchiamento in memorie SRAM commerciali

Memorie

Attività previste: Progetto e realizzazione di software e schede di testPreparazione campioni (scappucciamento)Test di vita acceleratiIrraggiamenti: particelle alfa, raggi XAnalisi dei datiSimulazione fisicaModellizzazione fisica


Microprocessori

Valutazione della sensibilità a soft error indotti da particelle alfa su core di microprocessore ARM

Valutazione della sensibilità a soft error indotti da particelle alfa su core di microcontrollori

Microprocessori (2)

Attività previste: Progetto PCBProgetto software C/C++ assemblyIrraggiamento con alfaAnalisi datiIrrobustimento softwareSoftware predittivo per il tasso d’errore


FPGA

Realizzazione di una piattaforma di fault injection per le FPGA della famiglia Virtex-4 di Xilinx

Realizzazione di un setup sperimentale per esperimenti di irraggiamento su FPGA Xilinx

FPGA (2)

Attività previste: Progetto PCBProgetto blocchi VHDLProgetto software C/C++Reverse engineering bitstream


Contattateci

[email protected] specificando

l’area di interesse:

1. MOSFET

2. Celle di memoria non volatili

3. Circuiti

4. Memorie

5. Microprocessori

6. FPGA

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